KR20000069611A - 수중 작동용 전기적 외과 수술 발생기 및 시스템 - Google Patents

Abstract

전기 수술용 시스템에 무선 주파수 발생기가 제공되어 있다. 상기 시스템은 전기 전도성 액체에 침지되어 사용되는 두 개의 전극을 가진 전극 조립체를 포함한다. 상기 발생기는 소정의 임계 제한치에 도달한 피크 무선 주파수 출력 전압의 몇몇 사이클내에서 최소한 50%만큼 분배 무선 주파수 출력 전력을 급속히 감소시키는 제어 회로를 구비하고 있다. 이러한 방식으로, 조직 응고는 예를 들어 상당한 스팀발생없이 염수에서 행해진다. 동일 피크 전압 제한법이 전극 소실을 피하기 위해 그리고 전극에서 스팀 포켓의 크기를 제한하기 위해 조직 건조 또는 절개 모드에 사용된다. 상기 발생기는 직렬 공진 출력 회로를 구비한 푸시-풀 출력단을 구비하고 있고, 출력단은 일반적으로 상기 공진 출력 회로의 공진 주파수와 다른 주파수에서 무선 주파수 발진기에 의해 구동된다. 푸시-풀 출력쌍을 형성하는 스위칭 트랜지스터의 ON 시간를 가변함으로써, 그리고, 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수와 여기 주파수사이에서 이격된 주파수를 바꿈으로써, 전력 제어가 이루어진다. 대체 실시예에서, 두 개의 푸시-풀 쌍을 이용한 브리지 구조가 사용되고, 추가 전력 제어 변수; 개별 트랜지스터 쌍에서의 구동 신호의 상대적인 위상을 생성한다.

Description

수중 작동용 전기적 외과 수술 발생기 및 시스템{ELECTROSURGICAL GENERATOR AND SYSTEM FOR UNDERWATER OPERATION}

"수중 전기적 외과수술" 용어는 명세서에서 수술 부위에서 액체에 침지된 치료 전극을 구비한 전기적 수술 기구를 이용하여 수행하는 외과 수술을 지칭하는데 사용된다. 일반적으로 액체는 수술 부위를 포함한 체강을 부풀리거나, 수술 부위의 피를 세척하기 위해 유입된다. 대안으로, 외과 수술은 자연 발생 체액에 침지된 전극으로 수행될 수 있다. 본 발명은 비뇨기과학, 자궁경검사, 및 관절경검사 분야에 특히 응용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 전극 침지를 포함하지 않는 전기적 외과 수술에 또한 응용할 수 있다는 특징을 포함하고 있다는 것을 알 수 있다.

수중 전기적 외과 수술과 심강 수술 즉, 생체 조직이 체강의 최소 손상 수술에 의해 치료되는 수술에 대한 배경은 공동 계류중인 유럽 특허 출원 제 96304558.8(0754437)호에 설명되어 있다. 이러한 내용은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.

주위의 전도성 액체와 치료되는 조직에서의 전류의 흐름에 의해 발생되는 열은 액체의 온도상승을 유발하기 때문에, 수술 부위에서 액체에 전체적으로 침지되어 있는 조직의 효과적인 전기적 수술 치료는 어렵다. 전기적 수술 전력을 전극에 인가하는 발생기에 존재하는 부하의 전기적 임피던스의 결과적인 큰 변화로, 수술 전극이 액체보다는 수증기로 간헐적으로 둘러싸여 있다. 이러한 변화는 비전도성 액체를 사용하여 완화되지만, 액체의 전기적 컨덕턴스를 상승시키는 수술 부위에서의 체액의 방출로 인해 완전히 제거할 수 없다. 조직 형태의 변화는 또한 부하 임피던스를 바꾼다. 이러한 효과는 치료되는 조직에 지속적인 영향을 발생시키기 위해 전기적 수술 출력를 제어하는데 어려움이 있다. 결과적으로, 이러한 성능 변화를 극복하기 위해 고전력이 일반적으로 사용된다.

본 발명은 전기적 외과 에너지를 전달하는 전기적 외과수술 발생기 특히 절대적이지 않지만 소위 수중 전기적 외과수술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 발생기와 전극 어셈블리의 조합체로 구성된 전기적 외과수술 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 도면을 참조하여 예를 들어 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기적 수술 시스템을 도시하는 도면,

도 2는 사용상 도시되고 전도성 액체에 침지된 조직 탈수용 제 1 전극 조립체의 분해도,

도 3은 분배된 출력 전력에 따라 전도성 액체에 사용될 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체에 의해 생성된 부하 임피던스의 변화를 도시하는 부하 특성 그래프,

도 4는 액체에 침지되어 사용상 도시된 조직 증기화용 제 2 전극 조립체의 분해도,

도 5는 본 발명에 따른 발생기의 결합 회로와 블록도,

도 6은 파형도,

도 7은 도 5의 발생기의 일부 제어 회로의 블록도,

도 8은 탈수 모드에서 동작할 때의 발생기에 관한 전력 대 부하 임피던스 그래프,

도 9는 조직 절개 또는 증기화 모드에서 이용가능한 유사한 그래프, 및

도 10은 본 발명에 따른 대체 발생기의 결합 회로와 블록도.

본 발명의 제 1 실시형태에 따라서, 전기 기구에 무선 주파수 전력을 인가하는 전기적 수술 발생기는 무선 주파수 전력을 기구에 전달하기 위해 적어도 한 쌍의 전기적 수술 출력 라인을 가진 무선 주파수 출력단, 출력단에 연결되어 출력단에 전력을 인가하는 전원 공급 장치, 및 출력 라인을 가로질러 발생된 무선 주파수 피크 출력 전압을 나타내는 감지 신호를 발생시키는 감지 수단을 포함한 제어 회로를 포함하고, 여기서, 출력단은 출력 라인에 연결된 직렬 공진 출력 회로와 그 공진 출력 회로에 연결된 스위칭 수단을 포함하고, 제어 회로는 감지 신호의 소정 조건에 대응하여 분배된 무선 주파수 전력을 감소시키기 위해 스위칭 디바이스의 스위칭 간격을 변화시키도록 작동가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 직렬 공진 출력 회로는 직렬 결합의 인덕턴스와 커패시턴스를 포함하고, 스위칭 무선 주파수 출력파형이 직렬 결합에 걸쳐 진행되도록 스위칭 수단에 연결되어 있고, 발생기의 출력 라인은 인덕턴스 또는 커패시턴스, 바람직하게 인덕턴스를 걸쳐 발생되는 무선 주파수 전압을 받기 위해 직렬 공진 회로에 연결되어 있다. 직렬 결합은 스위칭 수단과 접지 또는 전원 공급 장치에 연결된 한 쌍의 공급 레일중 하나, 인덕턴스와 커패시턴스사이의 연결부에 연결된 발생기의 출력 라인중 하나, 및 상기 접지 도는 상기 공급 레일중 하나에 바람직하게 연결된 나머지사이에 연결되어 있다. 커패시턴스가 스위칭 수단에 연결되고, 인덕턴스가 접지 또는 공급 레일에 연결된 상태로, 출력 라인이 직렬 공진 결합의 커패시턴스보다 더 작은 값을 가진 커플링 커패시턴스에 의해 인덕턴스와 커패시턴스의 연결부에 바람직하게 연결되어 있다. 대안으로, 스위칭 수단은 브리지 구성으로 연결된 반도체 스위치를 포함할 수 있고, 직렬 결합은 스위칭 수단의 반대 위상의 노드사이에 연결되어 있다.

예를 들어, 발생기에 연결된 전극 영역의 액체가 기화될 때 급격한 전력 감소를 얻기 위해, 스위칭 수단과 제어 회로는 스위칭 수단의 온 타임이 도달되는 소정의 무선 주파수 피크 출력 전압 임계의 100㎲내의 분배 출력 전력의 적어도 50%감소를 유발하는 범위에서 감소될 수 있도록 정렬되어 있다. (이러한 상황에서 "피크 출력 전압" 용어는 피크 대 피크 기준으로 측정된 전압을 포함한다.) 환언하면, 발생기는 피크 대 피크 출력 전압 레벨를 나타내는 감지 신호에 응답한다. 직렬 공진 출력 회로가 전자 스위치사이의 연결부에 연결된 상태로, 스위칭 수단은 전원 공급 장치의 레일사이에서 푸시-풀 직렬 배열로 연결된 한 쌍의 전자 스위치를 포함할 수 있다. 따라서, 출력 전력을 감소시키기 위해, 전형적인 전력 MOSFET인 각각의 스위치의 온 타임은 필요한 전력 감소를 유도하기 위해 각각의 무선 주파수 절반 사이클동안에 감소된다.

기화시키는데 필요한 증가분보다 더 큰 양만큼 출력 전력을 감소시키는 센스에서 제어 초과량을 유도함으로써, 증기 거품이 무너질 수 있다. 이것에 의해 전도성 액체 필드 특히, 염수 용해로 수술이 수행될 수 있다. 부하 임피던스의 크고 빠른 변화가 원하지 않은 전기적 수술 효과를 유발하지 않고 실질적으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 전기적 수술 탈수를 발생시키거나 할 때, 효과적인 탈수를 위한 필요한 전력 레벨에서 원하지 않은 아크를 유도할 수 있는 기구의 전극 영역의 주위 염수의 증기로 인한 임피던스의 증가가 상당히 억제될 수 있다. 전기적 수술 조직 절개 또는 조직 기화가 필요할 때, 출력 전압 제한법이 전극 소실 및/또는 과도한 조직 기화를 방지시키는데 사용될 수 있다.

스위칭 수단에 사용되는 반도체 전력 디바이스의 과부하를 피하기 위해, 스위칭 수단은 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수와 다른 주파수에서 동작하는 발진기에 의해 바람직하게 구동된다. 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수보다 더 높은 여자 주파수에서 발진기를 동작시킴으로써, 절개 또는 기화에 관련된 비교적 높은 임피던스의 이용가능한 전력이 증가될 수 있고, 공진 주파수보다 더 낮은 주파수에서 공진 회로를 여기하기 위해 발진기를 동작시키는 것은 비교적 낮은 부하 임피던스와 관련된 전기적 수술 탈수에 보다 더 적합하다.

상기 제어 회로는 무선 주파수 출력 신호의 개별 사이클동안에 전자 스위치의 동작 주기를 줄임으로써 출력 전압이 소저의 감지 신호 임계에 도달한 후 20㎲이하의 주기에서 출력 전력이 적어도 50% 감소된다. 동작 주기의 이러한 변경은 공급 전압의 임의의 변화와 무관하게 이롭게 이루어진다. 실행상으로, 단일 제어 변수 즉, 공급 전압과 무관하게 그리고, 물론 부하 임피던스와 공급 전압에 따라 가변하는 분배된 출력 전력과 무관하게 피크 출력 전압 또는 피크 대 피크 출력 전압을 이용하여 출력 전력이 감소된다. 따라서, 전력 감소의 트리거는 상황에 따라서 상이한 출력 전력과 부하 임피던스 값을 제외하고 동일 프리셋 출력 전압 임계에서 일어난다.

무선 주파수 출력단을 직접 제어하는 기술은 먼저, 출력 임계에 도달될 때 피크 레벨에서 전조 레벨까지의 전력 디바이스의 사이클-사이클 동작 주기에서 급속한 감소를 반복적으로 행함으로써, 그 다음, 동작 주기가 피크 레벨에 다시 도달할 때까지 동작 주기의 점진적인 증가를 행함으로써 수행될 수 있다.

출력단은 바람직하게 소정의 임계에 도달한 출력 전압에 응답하여 과도하게 늦추어지지 않고 출력단의 디바이스 또는 스위칭 디바이스로부터 스위칭 노이즈를 제거하기에 충분히 높은 Q를 가진 출력 공진 회로를 포함하고 있다. 전형적으로, Q는 최소한 1이고, 1.5이하의 최고조의 인자를 얻기에 또한 충분하고, 최고조 인자는 피크의 비율과 출력 전압 파형의 r.m.s값이다.

본 발명의 다른 실시 형태는 100 - 250 ohm 범위 바람직하게 130 - 190 ohm범위의 출력 임피던스를 가진 수중 전기적 수술용 발생기를 포함한다. 이러한 발생기는 CW(연속파) 출력 즉, 100% 의 듀티 사이클을 가지거나 r.f 진동 주파수보다 더 낮은 주파수의 온/오프 펄스폭 변조없이, 생성하도록 동작할 수 있는 무선 주파수 출력단을 가지고 있다. 효과적으로, 출력단은 개방형 루프단으로서 동작할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따라서, 무선 주파수 전력을 발생시키는 발생기와 전도성 액체에 침지되어 이용되는 적어도 하나의 전그을 가진 전기적 수술 기구를 포함하고 있는 전기적 수술 시스템이 제공되고, 발생기는 적어도 하나의 무선 주파수 전력 디바이스, 직렬 공진 출력 회로, 및 전력 디바이스로부터 무선 주파수 전력을 수신하도록 배열된 적어도 하나의 한 쌍의 출력 접속부를 포함한 출력단을 포함하고, 발생기는 소정의 감지 신호 임계값을 초과하여 출력 접속부에 걸쳐 발생기에 존재하는 전압을 나타내는 감지 신호에 응답하여 개별 무선 주파수 사이클동안에 전력 디바이스의 동작 시간을 감소시키도록 동작하여, 전극 구조에 분배된 무선 주파수 전력이 전도성 액체가 기화될 때 급격히 감소되는 제어단을 더 포함하고 있다. 이러한 전극 구조는 말단 처리 전극과 그 말단 전극으로부터 근접한 액체 접점 전극를 포함할 수 있고, 양 전극은 전도성 액체로 둘러싸여 사용되고, 각각은 말단 전극에서의 전도성 액체가 증기화될 때 전원 디바이스의 감소 시간을 감소시키도록 작동할 수 있는 제어단을 한 쌍의 출력 접속부의 각각의 하나에 접속되어 있다. 전기적 수술 기구는 전도성 액체에 침지하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 이웃 배치한 전극 구조를 가질 수 있고, 제 1 및 제 2 전극 각각은 상기 기구의 최말단에서 조직 접촉 전극을 형성하고, 리턴 전극은 조직 접촉 전극으로부터 근접하게 이격되어 있다.

본 시스템은 모드 선택 제어부를 이용하여 적어도 하나의 조직 탈수 모드와 조직 절개 또는 증기화 모드사이에서 전환가능할 수 있다. 이러한 경우에, 제어단은 탈수 모드가 선택될 때 피크 발생기 출력 전압을 제 1 값으로, 그리고 절개 또는 증기화 모드가 선택될 때 적어도 하나의 제 2 값으로 제한하기 위해 전극 구조에 인가된 무선 주파수 전력을 조정하도록 자동적으로 동작가능하고, 제 2 값은 제 1 값보다 높을 수 있다. 제 1 값과 제 2 값은 각각 150V-200V 범위와 250V-600V 범위이고, 이러한 전압은 피크 전압이다.

모드 선택 제어부는 조직 탈수 모드에서, 발진기의 발진 주파수가 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수보다 더 낮도록, 그리고 조직 탈수 또는 증기화 모드에서, 상기된 바와 같이, 비교적 낮은 임피던스와 비교적 높은 임피던스 각각에서 출력 전력을 향상시키기 위해 공진 주파수보다 더 높도록, 전력 디바이스를 구동하는 발생기 발진기에 연결될 수 있다.

본 발명의 제 3 실시형태에 따라서, 전기적 수술 기구에 무선 주파수 전력을 인가하는 전기적 수술 발생기가 제공되어 있고, 발생기는 상기 기구에 무선 주파수 전력을 분배하기 위해 적어도 한 쌍의 전기적 수술 출력 접속부를 구비한 무선 주파수 출력단, 출력단에 무선 주파수 신호를 송신하는 무선 주파수 발진기, 및 출력 접속부로부터 분배된 무선 주파수 신호를 나타내는 감지 신호를 발생시키는 감지 수단을 포함하는 제어 회로를 포함하고, 출력단은 출력 접속부에 연결된 직렬 공진 출력 회로를 포함하고, 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수는 발진기의 작동 주파수와 상이하고, 제어 회로는 분배된 무선 주파수 전력을 제어하기 위한 피드백 신호를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 일반 염수와 같은 전도성 액체 매개체에 침지된 전극으로 양극의 전기적 수술을 행하고자 한다. 전기적 수술은 발생기와 기구를 포함한 시스템을 이용하여 수행되고, 기구는 치료되는 조직과 하나의 전극 이하, "리턴 전극" 사이에 도체로서 작용하는 염수를 가진 이중 전극 구조를 가지고 있다. 또 다른 전극은 조직에 직접 작용된다. 이러한 또 다른 전극은 이하 "활성 전극"이라 한다.

도 1에 이러한 시스템이 도시되어 있다. 발생기(10)는 접속 코드(14)를 통해 핸드피스의 형태로 기구에 무선 주파수(RF) 출력을 제공하는 출력 소켓(10S)을 가지고 있다. 발생기는 도시된 바와 같이, 풋 스위치 접속 코드(18)에 의해 발생기(10)의 후미에 개별적으로 접속된 풋 스위치 유닛(16)에 의해 또는 코드(14)의 제어 접속부를 통해 핸드피스로부터 작동될 수 있다. 예시된 실시예에서, 풋 스위치 유닛(16)은 발생기의 탈수 모드와 증기화 모드 각각을 선택하기 위한 두 개의 풋 스위치(16A,16B)를 가지고 있다. 발생기 전면 패널은 탈수와 증기화 전력 레벨을 개별적으로 설정하는 푸시 버튼(20,22)을 가지고 있고, 이것은 디스플레이(24)에 표시된다. 푸시 버튼(26)은 탈수와 증기화 모드사이의 선택을 위한 대체 수단으로서 제공된다.

핸드피스(12)는 도 2의 분해도에 도시된 바와 같이, 이중 전극 구조를 가진 탈착가능한 전극 조립체(28)를 장착하고 있다.

도 2는 전극 조립체(28)의 말단의 확대도이다. 이러한 최말단에서, 상기 조립체는 이러한 실시예에서, 중앙 도체(32)에 연결된 일련의 금속 필라멘트로서 형성된 활성 전극(30)을 가지고 있다. 상기 필라멘트는 스테인리스 강으로 구성될 수 있다. 길이 방향으로 그리고 방사형으로 뻗튼 절연체(34)에 의해 후자로부터 이격되고, 활성전극(30)에 인접한 것은 리턴전극(36)이다. 리턴전극(36)은 핸드피스 (12)에서 접속코드(14)의 도체에 접소된 조립체(28)의 근접 말단으로 튜브형 샤프트(40)로서 뻗어 있는 슬리브(38)로서 내부 도체 주위에 공축으로 배열되어 있다. 유사하게, 내부 도체(32)는 핸드피스로 뻗어 있고, 코드(14)의 도체에 접속되어 있다. 전극 조립체(28)는 샤프트(40)를 커버하는 절연 외장(42)을 가지고, 샤프트 (40)의 말단이 리턴 전극(36)으로서 노출되도록 절연체(34) 근처에서 종결된다.

탈수 기구로서 동작할 때, 전극 조립체(28)는 도 2에 도시된 바와 같이, 치료될 조직(44)에 적용되고, 수술 부위는 보통의 염수(0.9%w/v) 용해도로 침지되어 있고, 전극 조립체(28)의 말단부를 둘러싸는 액체의 드롭(46)으로서 도시되어 있다. 액체는 활성 전극(30)과 리턴 전극(36)을 모두 침지하고 있다.

도 2를 다시 참조하면, 활성 전극(30)을 형성하는 금속 필라멘트는 모두 서로 그리고 단일 활성 전극을 형성하기 위해 전극 조립체의 내부 도체(32)에 전기적으로 접속되어 있다. 절연체(34)는 절연 슬리브이고, 이것의 말단부는 활성 전극 (30)의 노출부 근처에 노출되어 있다. 전형적으로, 이러한 슬리브는 아크로부터의 손상을 막기 위해 세라믹 금속으로 구성되어 있다. 리턴 전극은 활성 전극 또는 조직 접촉 전극(30)으로부터 방사형으로 그리고 축으로 이격되도록 절연체의 말단의 최단점에서 종결한다. 리턴 전극의 표면은 활성 전극(30)의 표면보다 상당히 크다. 전극 조립체의 말단에서, 리턴 전극의 노출부의 길이 방향 범위가 전형적으로 1mm-5mm에 있고, 활성 전극으로부터의 세로 이격 거리는 1mm-5mm에 있는 상태에서, 리턴 전극의 직경은 전형적으로 1mm-3mm내에 있다.

효과적으로, 단지 하나의 전극(30)이 상기 유닛의 말단으로 실질적으로 뻗어 있는 상태로, 전극 조립체는 양극이다. 이것은 정상 상태에서, 리턴 전극이 치료된 조직으로부터 이격되어 있다는 것과, 전류의 경로가 리턴 전극(36)과 접촉하는 전도성 액체와 조직을 통해 두 개의 전극사이에 존재한다는 것을 의미한다.

양극의 전기적 수술 에너지의 분배에 관한 한, 전도성 액체(46)는 조직의 낮은 임피던스 확장부로서 간주될 수 있다. 발생기(10)에 의해 생성된 무선 주파수 전류는 조직(44)와 침지된 전도성 액체(46)를 통해 활성 전극(30)과 리턴 전극(36)사이에서 흐른다. 도 2에 도시된 특정 전극 배열은 조직 탈수에 가장 적합하다.

전극사이의 축과 방사상 분리는 양 전극이 조직에 접촉하는 종래의 양극 배열의 작은 이격거리를 피할 수 있다. 결과적으로, 탈수 처리를 위해 상대적으로 높게 전력을 분산할 수 있고, 조직 절개 또는 기화의 경우에, 상호 전극 절연 손실을 야기할 수 있는 과도 아크를 방지하는 절연체 표면을 통해 원하지 않은 아크의 위험성이 적어 진다.

침지한 염수 용해는 기구(12)의 일부를 형성하는 콘딧(도시 생략)으로부터 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전도성 유동 매개체에 침지된 조직의 치료를 위한 전기적 수술 시스템의 형태를 취할 수 있고, 이 시스템은 핸드피스와 기구 샤프트를 가진 전기적 수술 기구와, 샤프트 말단에, 기구의 최말단에 노출된 조직 접촉 전극과 조직 접촉 전극으로부터 전기적으로 분리되고, 조직 접촉 전극의 노출부로부터 근접 이격된 유체 접촉면을 가진 리턴 전극을 포함하고, 본 시스템은 기구의 전극 조립체에 연결된 무선 주파수 발생기, 보통의 염수 용해와 같은 전기 전도성 유체의 저장소, 및 저장소에서 전극 조립체의 영역까지 액체를 분배하기 위해, 말단 검시경의 전체부인 콘딧을 더 포함하고 있다. 액체를 분배하는 압력은 본 장치의 일부를 형성하는 펌프에 의해 제공될 수 있다.

전극 조립체(28)의 이러한 실시예에서, 활성 전극(30)은 브러시 형태의 스테인리스 강으로 구성되어 있기 때문에, 전극은 유연하고, 전극과 조직 표면의 응용각과 비교적 무관한 재생 조직 효과를 만든다. 전극(30)의 유연성으로 인가된 압력에 따라 활성 전극의 접촉면은 상이하고, 진행 시간을 감소시키면서, 조직의 표면위에서 탈수 범위를 변화시킬 수 있다.

활성 전극(30)을 둘러싸는 영역과 바로 옆에서 조직(44)의 외부층을 통해 활성 전극(30)과 전도성 액체(46)사이를 통과하는 무선 주파수 전류에 의해 탈수된다. 발생기의 출력 임피던스는 도 2에 도시된 바와 같이 전도성 액체(46)와 접촉하여 양 전극으로 사용될 때 전극 조립체의 부하 임피던스와 같은 양의 레벨로 설정된다. 조직 탈수를 위해 이러한 일치 상태를 유지하기 위해, 발생기의 출력 전력은 아래에 설명될 방식으로 자동 제어되어, 상당한 크기의 증기 거품이 활성 전극(30)에 발생하는 것을 방지하고, 그로 인해 부하 임피던스의 결과적인 증가를 피할 수 있다. 이러한 방식으로, 활성 전극은 전도성 액체에 의해 연속적으로 습식되고, 그 결과, 조직의 물이 열 탈수에 의해 제공되는 동안에, 전도성 액체가 끓기 시작하는 점에 대응하는 상한점에 임피던스가 도달하게 된다. 결과적으로, 본 시스템은 원하지 않은 조직 효과를 초래하는 원하지 않는 전도성 액체 증기화없이 탈수를 위해 높은 전력 레벨을 분배할 수 있다.

전극(30,36)이 전도성 액체(46)에 침지될 때의 전극 조립체의 전기적 작용은 여기서 도 3의 그래프를 참조하여 설명된다.

전력이 먼저 인가될 때, 전기 전도성 액체의 전도성과 전극의 기하학적 배치에 지배되는 초기 부하 임피던스(r)가 발생기에 존재한다. r 값은 활성 전극이 조직에 닿을 때 변한다. r 값이 커질 수록, 전도성 액체의 증기화 성향을 커진다. 전력이 조직과 전도성 액체에 분배될 때, 전도성 액체의 온도는 상승한다. 보통의 염수의 경우에, 전도성의 온도 계수는 양이고, 대응하는 임피던스 계수는 음이고, 그 결과 초기에 임피던스는 떨어진다. 따라서, 도 3의 곡선은 분배된 전력이 증가될 때의 부하 임피던스의 하강을 표시하고, 점(A)에서 전극과 중간 접촉하는 염수점이 끓은 점에 도달하는 점(B)으로 최소로 떨어진다. 작은 증기 거품은 활성 전극의 표면에 형성되고, 임피던스는 점(B)에서 점(C)로 상승하는 곡선으로 도시된 바와 같이 상승하기 시작한다. 따라서, 끓은 점에 도달되면, 배열은 임피던스의 상당한 양의 전력 계수를 나타낸다.

증기 거품이 형성됨에 따라, 염수 계면(증기 거품으로 덮이지 않은 액티브 전극의 노출 지역)에 여전히 액티브 전극으로 남아 있는 곳에 전원밀도는 증가하고 더 많은 증기 거품이 발생하여 계면을 더 압박함에 따라, 점점 더 높게 전원밀도가 증가한다. 이것은 전극이 거품에 완전히 둘러싸였을 때 단지 발생하는 평형점을 갖는 이탈 조건이다. 따라서, 소정 세트의 변수에 대해서, 새로운 평형에 도달하는 점 C에 대응하는 전원 임계값이다.

전술한 것을 고려하면, 도 3의 점 B와 C사이의 영역이 이룰수 있는 건조 전원의 상한선을 나타낸다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

전극-봉합 거품 포켓의 형성하자마자, 임피던스는 도 3의 점 D 에 보여주듯이 많은 시스템 변수에 의존하는 실 임피던스 값이 약 1㏀까지 상승한다. 다음에 거품은 액티브 전극과 증기/염수 계면사이의 포켓을 가로질러 방전할 때까지 지속된다.

이러한 사건의 상태는 도 2의 실시예의 브러시 전극(30)을 대신한 반구 또는 볼 전극(30A)을 구비한 대체 전극 조립체(28A)를 보여주는 도 4의 다이아그램에 의해 도시된다. 전과 같이, 리턴 전극(36A)은 액티브 전극(30A)으로부터 절연체(34A)를 사이에 두고 기부에 가까운 쪽에 위치된다. 볼 전극은 조직 증기부식법에 대해서 바람직하다.

증기 평형상태에서, 도 4의 기준(50)으로 도시된 증기 포켓은 액티브 전극(30A)과 증기 대 염수 계면사이의 증기 포켓을 가로질러 방출(52)할 때까지 지속된다. 대다수의 전원 손실은 액티브 전극의 계속 가열받는 이러한 포켓내에서 발생한다. 이러한 전도에서 에너지 손실량은 송출된 전원의 함수이다. 점 찍힌 경계선으로 표시된 증기부식 모드가 증기 포켓을 형성하는데 요구되는 것보다 상당히 더 낮은 전원 레벨에서 유지될 수 있다는것을 도 3으로부터 이해할 수 있을 것이다. 임피던스/전원 특성은 결과적으로 히스테리시스를 표시한다. 이전에 증기부식 모드는 설정되었다. 점 D의 양측으로 연장하면서 특정의 경사부로 도시되듯이, 전원 레벨의 비교적 넓은 범위를 유지할 수 있다. 그러나, D점으로 표현된 송출 출력 전원을 넘어서의 증가는 전위적으로 전극에 손상을 입히는 전극 온도의 빠른 상승의 원인이 된다. 증기 포켓을 붕괴시키고 건조 모드로 돌아가는 것은 액티브 전극과 염수사이의 직접 접촉이 재설정되고 임피던스는 극적으로 떨어지는 점 A로 돌아가는 것은 상당한 전원 감소를 요구한다. 액티브 전극에서의 전원 밀도는 또한 현재 염수의 온도가 끓는점 아래로 떨어지고 다음에 전극이 다시 안정한 건조 평형에 있도록 떨어진다.

이하에서 설명되는 발생기는 건조모드와 증기부식 모드 모두를 유지하는 능력이 있다. 일반적으로 도 2와 4에 도시된 전극 조립체는 어느 한 쪽의 모드에 사용될 수 있고, 도 2의 브러시 전극은 넓은 유효한 전위 영역에 기인한 건조에 바람직하고, 도 4의 볼 전극은 작은 액티브 전극/반사 전극 표면 영역 비에 기인한 기화에 대해 바람직하다. 도 4로부터 알 수 있듯이, 전극 조립체가 바람직하게 적은 거리(전형적으로 1mm에서 5mm)까지 조직표면위에 공간을 차지하면서,조직 기화는 증기 포켓(50)이 조직 표면과 만날때 발생한다. 송출 전원이 도 3의 점 C로 도시된 레벨에 도달할 때 발생하는 이탈 조건은 발생기가 상당한 출력 임피던스를 갖는다면 한층 악화되는데, 출력 전압이 갑자기 상승할 수 있기 때문이다. 전원 손실이 증가하고 액티브 전극(30) 주위에 냉각액이 없다면, 전극 온도는 결과적으로 전극을 손상시킬정도로 빠르게 상승한다. 이것은 또한 요구 건조 대신에 제어할수 없는 조직 분열을 야기한다. 이러한 이유로, 바람직한 발생기는 젖었을 때 전극 구조의 로드 임피던스를 적어도 대략 정합하는 출력 소스 임피던스를 갖는다.

설명될 바람직한 발생기는 건조 전기적 외과수술이 실질적으로 원치않는 세포 분열, 그리고 전기적 외과수술 절단없이 또는 실질적으로 전극 연소없는 기화를 가능하게 한다. 도전 액체 팽창 매체로 수술을 의도함에도 불구하고, 예를 들면, 가스 팽창 매체로 또는 빠른 로드 임피던스 변화가 발생할 수 있는 어느곳에서나 다른 전기적 외과 수술 과정으로의 적용이 가능하다.

도 5에서, 발생기는 300kHz로부터 위로는 HF 범위의 주파수가 실행될 수 있는 대략 400kHz의 위 또는 아래에서 동작하는 무선 주파수(RF) 발진기(60)를 포함한다. 발진기(60)는 두개의 레일 Vs와 0V사이에 푸시-풀 정렬로 연결된 두개의 전원 MOSFETs(T₁,T₂)을 포함하는 전원 출력 스테이지(62)를 구동한다. 전원 공급 레일은 전원 공급 스테이지(64)에 의해 구동된다.

트랜지스터(T₁,T₂)는 발진기에 의해 자체적으로 구동되는 펄스 폭 제어기(64)에 의해 스위칭 모드로 구동된다. 따라서, 각 트랜지스터(T₁,T₂)는 RF 발진기(60)의 각 사이클동안 하나의 게이팅 펄스를 수신하며, 펄스는 T₁이 한 극성의 발진기 반 사이클동안에 스위치 온되고, 반면에 T₂는 반대 극성의 발진기 반 사이클동안에 스위치 온되며, 게이팅 펄스의 폭은 요구되는 출력 전원에 따라 제어되도록 시간을 정한다. 커패시터 C_r와 인덕터 L_r를 포함하는 직렬-공진 출력회로는 트랜지스터(T₁,T₂)에 의해 표현되는 두개의 전기 스위치사이의 접합에 연결된다. 두개의 구성요소의 직렬 공진 주파수는 약 400kHz이지만, 일반적으로 발진기(60)의 동작 주파수와는 상이하다. 발생기의 출력 터미널(66,68)을 이송하는 출력 절연 변압기(65)의 제 1 차 권선의 한쪽 끝은 커플링 커패시터 C_C를 거쳐 커패시터 C_r와 인덕터 L_r사이의 접합에 연결되어 있다. 제 1 차 권선의 다른 끝은 공급 레일의 하나, 이경우에는 0V와 연결된 접지,에 연결되어 있다. 커플링 커패시터 C_c는 커패시터 C_r보다 작다.

직렬 공진 회로(Cr,Lr)의 스위치로의 연결은 직접적이다: 병렬 공진 회로와 같이 제 2 직렬 공진 회로의 개입이 없고, 스위치로 표현된 로드 임피던스(변화가 여자 주파수의 관점에서 고려될 때)는 직렬 공진 회로의 공진 주파수에서 현저하게 최소를 나타낸다.

각각의 에너지 회복 다이오드(D₁,D₂)는 각각의 트랜지스터(T₁,T₂)의 소스와 드레인 연결과 평행하다.

상기에 설명된 방법으로 트랜지스터(T₁,T₂)의 스위칭은 응용이 도 6에 도시된 파형을 갖는 RF 여자 전압의 트랜지스터 사이의 접합(65)의 원인이 된다. 대응하는 정상 파형은 발진기 주파수와 공진 주파수사이의 상이한 주파수에 의존하고 출력 터미털(66,68)을 가로질러 연결된 로드(70)의 임피던스에 의존하는 두개의 직렬 공진 구성요소(C_r, L_r) 크기의 접합에서 생산된다.

"온" 시간 제어 회로(74)에 연결된 출력(72A)을 갖는 전압 임계값 검출기(72)는 출력 연결(66,68)을 가로질러 연결된다. 발생기의 동작에서, 전원은 전기적 외과수술 전원이 핸드피스 또는 풋스위치(도 1참조)가 제공될 수 있는 능동 스위치 정렬을 동작시키는 외과수술에 의해 요구될 때 전원 공급(64)에 인가된다. 일정한 출력 전압 임계값은 발진기의 프론트 판넬상의 세팅의 제어에 따라 입력(72B)을 거쳐 독립적으로 공급 전원이 세팅된다. 전형적으로, 건조 또는 응고에 대해서 임계값은 150볼트와 200볼트사이의 건조 임계값으로 세팅된다. 커팅 또는 증기부식 출력이 요구될때, 임계값은 250 또는 300볼트로부터 600볼트까지의 범위 값으로 세팅된다. 이러한 전압값은 피크값이다. 이러한 피크값은 적어도 건조에 대해서 전압이 소정값으로 클램프되기 전에 최대 전력을 주기위해 낮은 파고율의 출력 RF 파형을 갖는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 전형적으로 1.5 또는 더 적은 파고율이 이루어진다.

발생기가 처음에 활성될때, 펄스 폭 제어기(64)("온" 시간 제어 회로(74)에 연결)의 제어 입력(641)의 상태는 출력 스테이지(62)를 형성하는 트랜지스터(T1,T2)가 발진기 출력의 완전한 반 사이클이 되는 각각의 발진 사이클동안 최대 전도 주기에 대해서 각각 스위치되도록 "온"된다. 전달된 전력이 충분히 높게 제공된다면, 전기적 외과수술 기구의 전극을 둘러싸는 유체 매질(또는 조직내에 함유된 유체의 온도, 가스 매질내에)의 온도는 로드 임피던스가 빠르게 증가하고 결과적으로 터미널(12)을 가로질러 인가된 출력 전압이 빠르게 증가하면서, 유체 매질이 증기화될 정도로 올라갈 수 있다. 건조 출력이 요구된다면 이것은 바람직하지 않은 상태이다. 이러한 이유로, 건조 출력에 대한 전압 임계값은 임계값에 도달할때 트리거 신호가 "온" 시간 제어 회로(74)에 보내질수 있도록 세팅된다. "온" 시간 제어 회로(74)는 제어기(64)에 의해 생산된 게이팅 펄스의 폭을 실질적으로 즉시 감소시키는 효과를 가지며, 그렇게 함으로써 RF 스위칭 디바이스(T1,T2)의 "온" 시간을 실질적으로 즉시 감소시킨다. 발진기(60)의 개개의 사이클에서 디바이스(T₁,T₂)의 "온" 시간의 결과적인 제어는 도 7에 도시된 "온" 시간 제어 회로(74)의 내부 구성을 고려함으로써 이해될 수 있을 것이다. 회로는 (발진기로부터 도출된 동기 신호에 의한 RF 발진 주파수에 동기를 맞추고, 동기 입력(74I)에 인가된)RF 톱니 발생기(80), 그리고 세트 임계값 전압에 도달했을때 생성된 전압 임계값 검출기(72)(도 5 참조)의 출력(72B)로부터 리셋 펄스에 의해 리셋되는 램프 발생기(82)를 포함한다. "온" 시간 제어 회로(74)는 펄스 폭 제어기(64)의 입력부(64I) 인가용 사각파 제어 신호를 생성하기 위해 톱니파 및 램프 생성기(80,82)에 의해 생성된 톱니파 및 램프 전압을 비교하는 비교기(84)를 더 포함하고 있다. 도 7의 파형도에 의해 도시된 바와 같이, 톱니파 및 램프 파형의 성질은 제어기(64)에 인가된 사각파 신호의 마크-스페이스 비율이 각각 펄스를 리셋한 후 점진적으로 증가하는 바와 같다. 결과적으로, 설정된 전압 임계값에 도달한 출력 전압의 검출시의 "온" 시간의 순간적인 감소후, RF 발진기의 "온" 시간은 원래의 최대값으로 점진적으로 역으로 증가된다. 이러한 사이클은 전극을 둘러싸는 액체의 온도가 기화가 더이상 일어나지 않는 레벨에서 감소할 때까지 연속적으로 반복된다.

생성기의 출력 전압은 동작 모드에서 중요하다. 사실, 출력 모드는 출력 전압, 특히, 피크 출력 전압에 의해 순수하게 한정된다. 출력 전압의 절대 측정값은 다중 기간 제어에 단지 필요하다. 그러나, 단순한 단기간 제어(즉, 하나의 제어 변수를 이용하는 것)는 소정의 한계 전압으로 출력 전압을 한정하기 위해 이러한 생성기에 사용될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 임계 전압 검출기(72)는 RF 피크 출력 전압을 프리셋 DC 임계 레벨과 비교하고, 하나의 RF 반 사이클내에서 "온" 시간 제어 회로(74)에 대하여 리셋 펄스를 생성하기에 충분히 빠른 응답 시간을 가지고 있다.

직렬 공진 출력 회로는 공진근처의 주파수에서 트랜지스터(T₁,T₂)의 스위칭에 의해 여기될 때, 트랜지스터(T₁,T₂)사이의 결합부에서의 전압의 진폭은 공급 전압을 초과할 수 있다. 이러한 조건에서, 양 트랜지스터가 턴 오프될 때, 다이오드 (D1,D2)는 공진 회로에서 전원 공급장치까지의 에너지를 회복한다. 온 시간 제공 여기, 오프 시간 제공 전원 회복, 댐핑, 및 푸시-풀 디바이스의 반파 이상의 스위칭을 이용함으로써, 여기의 중간 레벨이 가능하다.

발생기의 동작을 추가로 고려하기 전에, 도 3의 임피던스/전력 특정을 역으로 참조하는 것이 바람직하다. 대부분의 임계 제어 한계치는 건조동안에 이용가능한 것이다라고 생각할 수 있다. 활성 전극에서 형성되는 증기 거품은 비전도성이기 때문에, 그 전극과 접촉하여 남아 있는 염수는 보다 높은 전력 밀도, 결과적으로 증기를 형성하는 보다 더 높은 성질을 가지고 있다. 이러한 불안정성의 정도는 활성 전극에서의 전력 밀도의 폭주로 인해 동일 레벨의 전력을 가진 기화 모드로의 전이를 야기한다. 결과적으로, 활성 전극의 부분 임피던스는 상승한다. 이러한 조건은 최대 전력 분배와 최대 습식 전극 영역과 일치하기 때문에, 최대 흡수 전력은 증기 거품의 형성전의 전극 조건과 일치한다. 따라서, 전극이 최대 건조 전력에 대하여 습식 상태로 남아 있는 것이 바람직하다. 전압 한계 검출법을 이용하면, 전력을 흡수하는 활성 전극의 능력을 증가시키는 증기 거품이 충돌하게 하는 전력 감소를 야기한다. 이러한 이유로, 본 명세서에 설명된 발생기는 큰 초과량을 가진 제어 루프를 포함하고, 소정의 한계치에 도달하는 피크 전압의 피드백 자극은 임계 검출기(72)에 의해 설정된 피크 전압 레벨보다 상당히 아래로 피크 출력 전압을 감소함으로써 전력을 순간적으로 크게 감소시킨다. 이러한 제어 초과량은 필요한 습식 상태로 반환하게 한다.

도 5, 6 및 7을 참조하여 상기에 설명된 발생기에서, 전압 임계값 검출에 응답하여 전력 감소는 직렬-공진 출력 회로에 공급된 RF 에너지의 순간적인 감소를 통해서 발생한다.

바람직한 실시예에서, 순간 전력 감소는 DC 전력 공급으로부터 적어도 이용가능한 전력의 사분의 삼(또는 적어도 전압의 반)까지이다. 따라서, 고속 응답은 RF 스테이지 자체에서 얻어진다.

전형적인 건조 에피소드에서 출력 전압은 출력 전압 임계값에 도달하는 점으로 로드 임피던스를 증가함으로써 증가하고, 상기에 설명된대로 출력 스테이지 "온" 시간에서의 순간 감소가 발생한다. 이것은 상기에 다시 설명된대로, 점진적인 증가에 따라, RF출력 전압에서의 빠른 감소를 발생한다. 출력 전압이 다시 임계 전압에 도달할 때, 발진기의 "온" 시간은 다시 순간적으로 감소되고 다음에 점진적으로 증가한다. 그래서 출력 전압 파형은 이전 패턴을 반복한다. 그러나 다시, 임게 전압에 도달하면, 다시 출력 전압은 순간적으로 감소되고, 증기가 더 오래 형성되지 않도록 동작 위치 변화에서 조건까지 다시 "온" 시간은 증가하게 된다.

제어회로(74,64)(도 5)는 아칭에 기인하여 조직 분열없이, 이 경우에는, 건조를 요구하는 레벨과 일치하는 레벨로 전압을 유지하기 위한 충분한 정도까지 그리고 충분히 빠르게 출력 전압을 제어하기 위해 동적으로 동작하는 것을 볼 수 있을 것이다. 동일한 기술이 전극 연소 그리고/또는 초과 조직 증기부식을 방지하기 위해 출력 전압을 제한하기 위한 상이한 임계 전압으로 사용될 수 있다. 후자의 경우에, 전압 제한은 250볼트(바람직하게는 300볼트)와 600볼트사이의 레벨로 세팅될 수 있다.

증기 부식 모드동안 액티브 전극에서의 고 전력 밀도에 기인하여, 대다수의 전달 전력은 전극의 기부에서 소멸된다. 증기 부식 모드에서, 최소의 염수 가열이 발생하는 것이 바람직하지만, 액티브 전극의 증기 경계를 침식하는 어떤 조직이 증기 부식된다. 증기 부식 모드에서, 증기는 도 4를 참조하여 상기에 설명된 대로 증기 포켓내의 아크에 의해 유지된다. 증기 부식동안 출력전압을 증가시키는 것은 증기 포켓의 증가된 크기에 기인한 조직 제거의 양을 증가시키는 결과가 된다. 조직 증기부식동안 증기 포켓의 붕괴는 주변 염수의 더 큰 전력 소모의 결과로써 증가된 사멸에 기인하여 큰 결과를 가져온다. 증기 포켓 붕괴는 우선적으로 기구가 임피던스로 간주된 불일치 조건에 있도록 증기부식 모드에서 전극 임피던스를 정렬하는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 공진 출력 회로(Q)는 높고 출력 전압은 너무 빨라서 더 낮은 로드 임피던스를 갖도록 변화하지 않고, 둘째로 액티브 전극은 상당한 주기동안 증기 포켓을 유지하는 상당한 가열 커패시티를 갖는다.

증기 포켓의 크기에 있어서 원치않는 증가는 증기부식 모드동안 피크 출력 전압을 제한함으로써 보호될 수 있고, 증기 부식 모드에 있을때 전압 임계값 검출기(72)(도 5참조) 대신에 상이한 임계값을 사용함으로써 편하게 실행될 수 있다.

본 발명과 일치하는 바람직한 발생기에서 전압 임계값 검출기 회로(72) 회로와 "온" 시간 제어 회로(74)(도 5에 도시)는 공동 계류중인 유럽 특허 출원 제 96304558.8에 도시되고 설명된다.

상기에 설명하였듯이, 상이한 임계 전압은 한쪽은 건조에 그리고 다른쪽은 커팅 또는 조직 증기부식에 적용가능하다. 따라서, 발생기는 도 5에 도시되듯이 모드 선택 제어(86)를 포함한다. 사실상, 이것은 핸드피스 또는 풋-동작 스위치 세팅에 의존하는 출력을 발생하는 마이크로프로세서 제어 시스템(도시않음)의 일 부분일 수 있다. 따라서, 건조 출력동안, 모드 선택 제어는 임계값 검출기(76)의 전압 임계를 입력(72B)을 거쳐 제 1 값으로 세팅하고, 반면에 커팅 또는 증기부식동안, 상이한 더 높은 임계값이 세팅된다. 개선된 결과는 건조 또는 커팅/증기부식이 요구되는지에 따라 RF 발진기 주파수를 상이한 값으로 세팅함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 건조동안, 모드 선택 제어는 발진기 주파수를 직렬 공진 조합(C_r,L_r)의 공진 주파수아래로 세팅하기 위해 주파수 제어 신호를 제어 입력(60I)를 거쳐 RF 발진기로 인가한다. 반대로, 커팅 또는 조직 증기부식이 요구될 때, RF 발진기는 공진 주파수보다 더 높은 주파수로 세팅된다. 더 낮은 주파수는 건조동안에 알게되듯이, 낮은 임피던스에서 이용가능한 전력을 증가하기 위해서 전력 대 로드 임피던스 특성을 스큐잉하는 효과가 있다. 더 높은 발진기 주파수는 유체 침지가 증기부식할 때 알게되듯이, 전력 대 로드 임피던스 커브를 플래터링하고 더 높은 주파수를 유리하게 하는 효과가 있다. 이러한 전력/로드 임피던스 변화는 도 8,9에 도식적으로 도시되고, f_E와 f 는 여자(즉, 발진기)주파수와 공진 주파수를 각각 나타낸다.

혼합모드는 건조와 커트 상태사이를 일정하게 대체함으로써 또는 임계값의 위치를 변경시킴으로써 사용될 수 있다.

도 5를 참조하여 상기에 설명된 대체 발생기가 도 10에서 도시되듯이 브릿지 구성에서 스위칭 수단을 구비한 출력 스테이지를 갖도록 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 스위칭 디바이스는 두 트랜지스터의 두 쌍, 각 쌍은 푸쉬-풀 구성으로 정렬되며,으로 정렬된 네개의 전력 MOSFET을 포함한다. 제 1 쌍은 트랜지스터(T₃, T₄)로 도 10에 도시되고 제 2 쌍은 트랜지스터(T₅, T₆)으로 도시된다. 커패시터(Cr)와 컨덕터(Lr)를 포함하는 직렬 공진 출력 회로는 두개의 풀-푸시 쌍(T3,T4 와 T5,T6)의 각각의 접합사이에 연결되어 있고 그래서 이 쌍이 펄스 폭과 위상 제어기 회로(64)에 의해 반대 위상으로 구동될 때, 무선 주파수 전력 신호는 직렬-조합(C_r,L_r)을 가로질러 인가된다. 도 5의 발생기에서 전기적 외과수술 기구에 대한 출력은 커플링 커패시터(C_c)와 전기적 외과수술 로드(70)의 연결에 대해서 터미널(66,68)에 나타나는 전송 무선 주파수 출력 전압인 절연 변압기(65)를 거쳐 인덕터(L_r)를 가로질러 발생한다. 다른 관점에서, 이러한 대체 발생기는 도 5를 참조하여 상기에 설명된 발생기와 유사하고, 공통 부분에 대한 공통 기준 수자는 도 5와 10에서 각각 사용된다. 직렬-공진 회로(C_r,L_r)를 거쳐 발생된 전압 파형은 전형적으로 도 6에 도시되듯이 도 5의 발생기에 의해 개발된 동일한 파형을 갖는다. 그러나, 이러한 대체 발생기의 경우에 있어서, 스위칭 트랜지스터(T3에서 T6)를 구동하는 회로(64)의 위상 제어 기능을 혼합함으로써, 각각의 쌍(T3,T4와 T5,T6)에 인가된 구동신호사이의 위상차는 출력 전력이 감소되도록 아래로 최대값 180°로부터 변경될 수 있다. 이것은 출력 전력을 변경시키는 부가적 변수를 대체한다. 사실상, 요구될때, 위상차는 확장되어 출력 전력이 영이 되도록 감소될 수 있으며, 예를 들면, 전력 공급(64)으로부터 얻어진 공급 전압(Vs)가 전력 감소의 제 2 수단으로써 사용되기보다는 오히려 항상 일정하게 유지될 수 있는 것을 의미한다.

요약하기 위해, 브릿지 구성은 빠른 전력 감소가 기구전극 주위의 도전 액체가 트랜지스터의 "온"시간을 감소시킬 뿐만 아니라 180°로부터 아래로 두개의 트랜지스터 쌍사이의 상대 위상을 변경함으로써 증기부식할때 이루어질 수 있게한다. 출력 전력을 감소시키는 부가적 수단으로써, 커패시터(C_r)와 인덕터(L_r)의 직렬-조합으로 정의된 공진 주파수로부터 감소되도록 RF발진기(60)의 여자 주파수를 변경시키는 것이 또한 가능하다.

일반적인 관점에서, 전기적 외과수술 시스템에 대한 무선 주파수 발생기가 제공된다. 전극 조립체를 포함하는 시스템은 전기적 도전 유체에 침지된 사용에 대한 두개의 전극을 갖는다. 발생기는 소정의 임계 제한에 도달하는 피크 무선 주파수 출력 전압의 극도로 적은 사이클내에 적어도 50%까지 전달된 무선 주파수 출력 전력을 빠르게 감소시키기 위한 제어회로를 갖는다. 이러한 방식으로, 조직 응고는 예를 들면 상당한 증기 발생없이 염수로 실행될 수 있다. 동일한 피크 전압 제한 기술은 전극에서 증기 포켓의 크기를 제한하고 전극 연소를 피하기위해 증기 부식 또는 커팅모드로 사용될 수 있다. 발생기는 직렬-공진 출력 회로를 갖는 푸시-풀 출력 스테이지를 갖고, 출력 스테이지는 공진 출력 회로의 공진 주파수와 일반적으로 상이한 주파수로 무선 주파수 발진기에 의해 구동된다. 전력 제어는 푸시-풀 출력 쌍을 형성하는 스위칭 트랜지스터의 온-시간을 변경시킴으로써, 그리고 직렬-공진 출력 회로의 공진 주파수와 여자 주파수사이의 주파수 위치를 변경함으로써 이루어진다. 대체 실시예에서, 두개의 푸시-풀 쌍을 사용하는 브릿지 구성이 전력 제어 변수(각각의 트랜지스터 쌍에 구동 신호의 상대위상)를 더 생산하며 사용된다.

Claims (25)

1. 무선 주파수를 전기 기구에 제공하는 전기 수술용 발생기에 있어서,

   무선 주파수 전력을 상기 기구에 전달하기 위해 적어도 한 쌍의 전기 수술용 출력 라인을 가진 무선 주파수 출력단;

   상기 출력단에 연결되어, 출력단에 전력을 공급하는 전원 공급 장치; 및

   출력 라인에 걸쳐 발생되는 무선 주파수 피크 출력 전압을 나타내는 감지 신호를 발생시키는 감지 수단을 포함하는 제어 회로;를 포함하며,

   상기 출력단은 상기 출력 라인에 연결된 직렬 공진 출력 회로와 상기 공진 출력 회로에 연결된 스위칭 수단을 포함하며,

   상기 제어 회로는 상기 감지 신호의 소정의 조건에 대하여 전달된 무선 주파수 전력을 감소시키기 위해 상기 스위칭 수단의 스위칭 간격을 변경시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 직렬 공진 출력 회로는 인덕턴스와 커패시턴스의 직렬 결합 회로를 포함하며, 스위칭된 무선 주파수 출력 파형이 상기 직렬 결합 회로를 통해 진행되도록 상기 스위칭 수단에 연결되어 있으며, 상기 발생기의 출력 라인은 인덕턴스 또는 커패시턴스를 걸쳐 진행되는 무선 주파수 전압을 수신하기 위해 상기 직렬 공진 회로에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 출력 라인은 인덕턴스에 걸쳐 진행되는 무선 주파수 전압을 수신하도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 직렬 결합 회로는 상기 스위칭 수단과 접지 또는 전원 공급 장치의 한 쌍의 공급 레일중 하나사이에 연결되어 있으며, 상기 발생기중 하나의 출력 라인은 인덕턴스와 커패시턴스사이의 결합부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 커패시턴스는 상기 스위칭 수단과 결합부사이에 연결되어 있으며, 상기 인덕턴스는 상기 하나의 공급 레일상의 접지와 상기 결합부사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 브리지 구조로 연결된 반도체 스위칭 디바이스를 포함하고, 상기 직렬 결합 회로는 상기 스위칭 수단의 반대 위상의 노드사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 직렬 공진 회로와 출력 라인중 하나사이의 하나의 신호 경로에 연결된 직렬 결합 커패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발생기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 결합 커패시턴스는 상기 직렬 공진 결합 회로의 커패시턴스보다 더 작은 값을 가진 것을 특징으로 하는 발생기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 전원 공급 장치의 한 쌍의 공급 레일사이에서 푸시-풀 직렬 배열로 연결된 한 쌍의 전자 스위치를 포함하며, 상기 직렬 공진 출력 회로는 전자 스위치사이의 접속부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 브리지 구조로 한 쌍의 전자 스위치를 포함하며, 한 쌍의 전자 스위치 각각은 상기 공급 레일사이에서 푸시-풀 직렬 배열로 연결되어 있으며, 상기 직렬 공진 출력 회로는 한 쌍의 스위치간의 접속부와 다른 쌍의 스위치간의 접속부사이에 연결되어 있으며, 상기 두 쌍의 스위치는 서로 반대의 위상으로 구동되도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 무선 주파수로 상기 공진 출력 회로를 통해 전류를 반복적으로 스위칭하도록 연결되어 있으며, 상기 제어 회로는 상기 스위칭 수단에 배열되고 연결되어 있어서, 분배된 출력 전력을 도달된 소정의 무선 주파수 피크 출력 전압 임계치의 100㎲내에서 적어도 50% 감소시키기에 충분하게 빠르게 상기 스위칭 수단의 무선 주파수 듀티 사이클을 감소시키는 것을 특징으로 하는 발생기.
12. 제 9 항과 제 11 항, 또는 제 10 항과 제 11 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 무선 주파수로 상기 공진 출력 회로를 통해 반복적으로 전류를 스위칭하도록 연결되어 있으며, 상기 제어 회로는 상기 스위칭 수단에 배열되고 연결되어 있어서, 분배된 출력 전력을 도달된 소정의 무선 주파수 피크 출력 전압 임계치의 100㎲내에서 적어도 50%감소시키기에 충분하게 빠르게 상기 스위칭 수단의 무선 주파수 듀티 사이클을 감소시키고, 상기 제어 회로는 상기 전자 스위치의 각각을 구동하도록 배열되어 있어서 부분 사이클 스위칭을 수행하고, 이것에 의해 각각은 각각의 무선 주파수 사이클동안에 가변 온 시간을 가지고 있고, 양 스위치의 온 시간은 5 무선 주파수 사이클내에서의 상기 적어도 50%의 전력 감소에 영향을 주기에 충분하게 빠르게 제어가능한 것을 특징으로 하는 발생기.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 제어 회로는 출력 라인을 통해 분배된 전력을 적어도 50% 감소시키는 상기 무선 주파수 듀티 사이클을 초기에 감소시키기 위해 그 다음, 감지 신호가 소정의 전압 임계치가 다시 한 번 도달됨을 표시할 때까지 보다 적은 속도로 듀티 사이클을 점진적으로 증가시키기 위해 제어 신호가 구동단에 인가되도록 동작가능한 구동단을 포함하는 것을 특징으로 하는 발생기.
14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단을 구동하며, 상기 직렬 공진 결합 회로의 공진 주파수와 다른 주파수로 동작가능한 발진기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발생기.
15. 전도성 액체에 침지되어 사용되는 적어도 하나의 전극의 가진 전기 수술용 기구와 무선 주파수 전력을 발생시키는 발생기를 포함하는 전기 수술용 시스템에 있어서, 상기 발생기는 적어도 하나의 무선 주파수 전력 디바이스, 직렬 공진 출력 회로, 및 상기 전력 디바이스로부터 무선 주파수 전력을 수전하도록 배열된 적어도 한 쌍의 출력 접속부를 포함하는 출력단을 포함하며, 한 쌍의 접속부중 하나는 상기 전극에 연결되어 있으며, 상기 발생기는 소정의 감지 신호 임계값을 초과하여 상기 출력 접속부에 걸쳐 피크 출력 전압을 나타내는 감지 신호에 응답하여 개별 무선 주파수 사이클동안에 상기 전력 디바이스의 작동 시간을 감소시키도록 동작가능한 제어단을 더 포함하며, 그것에 의해 전극 구조에 분배된 상기 무선 주파수 전력이 전도성 액체가 증기화될 때 급속하게 감소되는 것을 특징으로 하는 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 전극 구조는 돌출한 처리 전극과 상기 처리 전극으로부터 이격된 액체 접촉 전극을 포함하며, 양 전극은 상기 전도성 액체에 둘러싸여 사용되며, 각각의 전극은 한 쌍의 출력 접속부중 하나에 연결되어 있으며, 상기 제어단은 처리 전극의 전도성 액체가 기화되어 상기 처리 전극에서의 증기 거품이 충돌하고 전기 부하 임피던스가 감소될 때 상기 전력 디바이스의 작동 시간을 감소시키도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 전기 수술용 기구는 전도성 액체에 침지하기 위해 이웃하는 제 1 전극과 제 2 전극을 가진 전극 구조를 가지고 있고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 조직 접촉 전극으로부터 근접 이격된 리턴 전극과 상기 기구의 최말단의 조직 접촉 전극을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 전력 디바이스와 상기 출력 접속부사이에 연결된 직렬 공진 회로는 상기 발생기 동작의 주파수와 다른 공진 주파수를 가진 것을 특징으로 하는 시스템.
19. 제 15 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 조직 건조 모드와 조직 절개 또는 기화 모드에서 동작가능하고, 상기 발생기는 모드 선택 제어부를 가지고 있으며, 상기 제어단은 건조 모드가 선택될 때 제 1 값으로 그리고 절개 또는 기화 모드가 선택될 때 제 2 값으로 피크 발생기 출력 전압을 제한하기 위해 전극 구조에 인가된 무선 주파수 전력을 자동적으로 조정하는 것을 동작가능하고, 상기 제 2 값은 상기 제 1 값보다 더 높은 것을 특징으로 하는 시스템.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 값과 상기 제 2 값은 각각 150V-200V와 250V-600V의 범위에 있고, 상기 전압은 피크 전압인 것을 특징으로 하는 시스템.
21. 제 15 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 조직 건조 모드와 조직 절개 또는 기화 모드에서 동작가능하고, 상기 전력 디바이스를 구동하는 무선 주파수 발진기를 구비하며, 상기 발생기는 상기 건조 모드에서 상기 공진 주파수보다 더 낮고 상기 절개 또는 기화 모드에서 상기 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수보다 더 높도록, 상기 발진기의 발진 주파수를 조정하기 위해 상기 발진기에 연결된 모드 선택 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
22. 제 7 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 직렬 공진 회로의 성분과 결합 커패시턴스의 값은 발진 주파수와 공진 주파수사이의 차가 1/4(C_cf_r/C_r)와 (C_cf_r/C_r)사이에 있는 바와 같고, C_c는 결합 커패시턴스이고, C_r는 직렬 공진 회로의 커패시턴스 요소이고, f_r는 공진 주파수인 것을 특징으로 하는 발생기.
23. 무선 주파수 전력을 전기 수술용 기구에 인가하는 전기 수술용 발생기에 있어서, 무선 주파수를 상기 기구에 분배하기 위해 적어도 한 쌍의 전기 수술용 출력 접속부를 가진 무선 주파수 출력단, 무선 주파수 신호를 상기 출력단에 인가하는 무선 주파수 발진기, 및 상기 출력 접속부로부터 분배된 무선 주파수 신호를 나타내는 감지 신호를 발생시키는 감지 수단을 포함하는 제어 회로를 포함하며, 상기 출력단은 상기 출력 접속부에 연결된 직렬 공진 출력 회로를 포함하며, 상기 직렬 공진 출력 회로의 공진 주파수는 상기 발진기의 작동 주파수와 다르며, 상기 제어 회로는 분배된 무선 주파수 전력을 제어하기 위해 피드백 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 발생기.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 출력단은 푸시-풀 출력단이고, 상기 제어 회로는 작동 주파수와 무관하게 상기 출력단의 일부를 형성하는 하나이상의 반도체 디바이스의 온 시간을 바꾸도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 발생기.
25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 감지 수단은 상기 출력 접속부에 걸쳐 진행되는 무선 주파수 피크 출력 전압을 나타내는 감지 신호를 발생시키도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 발생기.